Μέθοδοι Βελτιστοποίησης Περιβαλλοντικών Συστημάτων

Περιγραφή Προϊόντος Περιεχόμενα Downloads Συγγραφείς Δωρεάν Αντίτυπο Αξιολόγησης
Περιγραφή Προϊόντος

Η διαχείριση και προστασία του περιβάλλοντος απαιτεί πέραν της απαραίτητης τεχνολογικής γνώσης και υποδομής, τη χρήση μαθηματικών προσεγγίσεων προκειμένου να επιτυγχάνεται κάθε φορά ο βέλτιστος σχεδιασμός των παρεμβάσεων, των έργων και των δραστηριοτήτων που συμβάλλουν στην βελτίωση του περιβάλλοντος και της ποιότητας ζωής των πολιτών. Στην διαδικασία αυτή του σχεδιασμού, ο σκοπός και τα κριτήρια αξιολόγησης θα πρέπει να αποτυπώνουν με ακρίβεια τους στόχους. Ταυτόχρονα θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι διαφορετικές οπτικές και συμφέροντα προκειμένου η τελική λύση να είναι η βέλτιστη ή σχεδόν βέλτιστη.

 Οι μέθοδοι βελτιστοποίησης αποτελούν ίσως το πιο χρήσιμο εργαλείο της Επιχειρησιακής Έρευνας όπου αποτυπώνονται με μαθηματικό τρόπο οι στόχοι, οι προϋποθέσεις και οι απαιτήσεις υλοποίησης ενός προβλήματος σχεδιασμού. Τα προβλήματα περιβαλλοντικής διαχείρισης και προστασίας απαιτούν την υιοθέτηση προσεγγίσεων όπου αντικρουόμενες οπτικές και φυσικοί περιορισμοί είναι δυνατόν να ληφθούν υπόψη κατά τη διαδικασία λήψης απόφασης και να συμβάλλοντας στην επιλογή της καλύτερης δυνατής λύσης.

 Στο παρόν βιβλίο γίνεται μια προσπάθεια παρουσίασης του θεωρητικού υποβάθρου των βασικότερων μεθοδολογιών βελτιστοποίησης οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση σύνθετων περιβαλλοντικών προβλημάτων. Αρχικά, περιγράφονται με σαφήνεια οι βασικές έννοιες βελτιστοποίησης καθώς και κλασσικές μέθοδοι βελτιστοποίησης που βασίζονται στο διαφορικό λογισμό. Στην συνέχεια, παρουσιάζονται οι κύριες μέθοδοι βελτιστοποίησης του  Γραμμικού, Μη-Γραμμικού, Ακέραιου και Πολυστοχικού Προγραμματισμού.

 Σε κάθε κεφάλαιο γίνεται λεπτομερειακή παρουσίαση της θεωρίας που διέπει κάθε μέθοδο βελτιστοποίησης και ταυτόχρονα γίνεται επίλυση αριθμητικών παραδειγμάτων για την καλύτερη κατανόηση των θεωρητικών εννοιών. Στη συνέχεια παρουσιάζεται βήμα-προς-βήμα η επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων με την εφαρμογή των συγκεκριμένων μεθόδων. Ιδιαίτερη σημασία δίνεται στη φυσική ερμηνεία των αποτελεσμάτων της εφαρμογής των μεθόδων βελτιστοποίησης κατά την επίλυση σύνθετων περιβαλλοντικών προβλημάτων.

 Το συγκεκριμένο βιβλίο καλύπτει ένα βασικό κενό στην ελληνική βιβλιογραφία στην επιστημονική περιοχή του βέλτιστου σχεδιασμού περιβαλλοντικών συστημάτων και μπορεί να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο για Μηχανικούς, Φυσικούς, Γεωλόγους, Γεωπόνους, Περιβαλλοντολόγους και γενικά για όλες τις συναφείς ειδικότητες που άπτονται της διαχείρισης και προστασίας περιβαλλοντικών συστημάτων.

Περιεχόμενα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1
Εισαγωγικές Έννοιες Βελτιστοποίησης
1.1 Μαθηματική Προσομοίωση
1.1.1 Προσδιοριστικά - Στοχαστικά μοντέλα
1.2 Βέλτιστος Σχεδιασμός Συστημάτων
1.2.1 Διαδικασία Σχεδιασμού
1.3 Ταξινόμηση Περιβαλλοντικών Προβλημάτων Βελτιστοποίησης
1.4 Κοίλες - Κυρτές Συναρτήσεις
1.5 Τυπικό Περιβαλλοντικό Πρόβλημα
1.5.1 Μαθηματικός Ορισμός Προβλήματος Βελτιστοποίησης
1.6 Γεωμετρία Μαθηματικής Επίλυσης
1.6.1 Γραφική Μέθοδος
1.7 Εφαρμογές Περιβαλλοντικών Προβλημάτων
1.8 Άλυτες Ασκήσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
Κλασσικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης
2.1 Προβλήματα βελτιστοποίησης χωρίς περιορισμούς
2.1.1 Συναρτήσεις μίας μεταβλητής
2.1.2 Συναρτήσεις πολλαπλών μεταβλητών
2.2 Προβλήματα Βελτιστοποίησης με Περιορισμούς Ισότητας
2.2.1 Μέθοδος Πολλαπλασιαστών Lagrange
2.2.2 Φυσική σημασία των Πολλαπλασιαστών Lagrange
2.3 Προβλήματα βελτιστοποίησης με περιορισμούς ανισότητας
2.4 Εφαρμογές - Προβλήματα περιβαλλοντικών συστημάτων
2.5 Άλυτες Ασκήσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3
Γραμμικός Προγραμματισμός
3.1 Γενικά
3.1.1 Ορολογία
3.1.2 Κανονική Μορφή Προβλημάτων Γραμμικού Προγραμματισμού
3.2 Μέθοδοι Επίλυσης Προβλημάτων Γραμμικού Προγραμματισμού
3.3 Μέθοδος Simplex
3.3.1 Επίλυση με τη Μέθοδο Simplex σε Πινακοποιημένη Μορφή
3.4 Ανάλυση Ευαισθησίας
3.5 Επίλυση Προβλημάτων Βελτιστοποίησης Γραμμικού Προγραμματισμού
(Simplex Method) με Χρήση MATLAB
3.6 Διαφορετικές Μορφές Μεθόδου Simplex
3.6.1 Μέθοδος Big-M
3.7 Δυϊκό (Dual) Πρόβλημα
3.8 Εφαρμογές - Προβλήματα Περιβαλλοντικών Συστημάτων
3.9 Άλυτες Ασκήσεις
3.10 Ενδεικτικές Βιβλιογραφίες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4
Ακέραιος Προγραμματισμός
4.1 Γενικά
4.2 Μορφοποίηση Προβλημάτων Ακέραιου Προγραμματισμού
4.2.1 Κλασσικές Περιπτώσεις Ακέραιου Προγραμματισμού
4.3 Μέθοδοι Επίλυσης Προβλημάτων Ακέραιου Προγραμματισμού
4.3.1 Η Μέθοδος “Branch and Bound”
4.4 Εφαρμογές - Προβλήματα Περιβαλλοντικών Συστημάτων
4.5 Άλυτες Ασκήσεις
4.6 Ενδεικτικές Βιβλιογραφίες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5
Mη Γραμμικός Προγραμματισμός
5.1 Γενικά
5.1.1 Ορισμός Εφικτής Περιοχής
5.1.2 Περιβαλλοντικές Εφαρμογές Μη Γραμμικού Προγραμματισμού
5.2 Μέθοδοι Μη Γραμμικού Προγραμματισμού xωρίς Περιορισμούς
5.2.1 Μέθοδος Γραμμικής Αναζήτησης (Line Search Method)
5.2.2 Μέθοδος Μεγίστης Καθόδου (Steepest Descent Method)
5.2.3 Μέθοδος Newton
5.3 Μέθοδοι Μη Γραμμικού Προγραμματισμού με Περιορισμούς
5.4 Εφαρμογές - Προβλήματα περιβαλλοντικών συστημάτων
5.5 Άλυτες Ασκήσεις - Περιβαλλοντικά Προβλήματα
5.6 Ενδεικτικές Βιβλιογραφίες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6
Μεθοδολογίες Πολυστοχικού Προγραμματισμού
6.1 Διάκριση μεταξύ Επιχειρησιακής Έρευνας (Βελτιστοποίησης) και Θεωρίας Ανάλυσης Αποφάσεων
6.1.1 Επιχειρησιακή Έρευνα – Πολυστοχικός Προγραμματισμός
6.1.2 Θεωρία Ανάλυσης Απόφασης – Πολυκριτηριακή Αξιολόγηση
6.2 Αναγκαιότητα Επίλυσης Πολυστοχικών Προβλημάτων
6.3 Βασικές Έννοιες Πολυστοχικού Προγραμματισμού
6.4 Μεθοδολογίες Επίλυσης Προβλημάτων Πολυστοχικού Προγραμματισμού
6.4.1 Η μέθοδος των Βαρών (Weighting Method)
6.4.2 Η μέθοδος των Περιορισμών (Constraint Method)
6.4.3 Ο Στοχικός Προγραμματισμός (Goal Programming - GP)
6.4.4 Ευρετικοί – Mεταευρετικοί Αλγόριθμοι (Heuristic and Metaheuristic Algorithms)
6.4.5 Μορφοποίηση και Εφαρμογή Προβλήματος Πολυστοχικού Προγραμματισμού: Το Πρόβλημα της Υφαλμύρινσης
6.5 Περιβαλλοντικές Εφαρμογές
6.6 Ενδεικτικές Βιβλιογραφίες

Downloads Συγγραφείς

Authors

Author Bio
Καρατζάς Γεώργιος | Disigma Store

Καρατζάς Γεώργιος

Ο Καθ. Γιώργος Καρατζάς γεννήθηκε στη Χίο. Το 1982 αποφοίτησε από την Σχολή Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του ΑΠΘ και τον Ιανουάριο του 1983 εγγράφτηκε στη Σχολή Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Rutgersτων ΗΠΑ. Το Σεπτέμβριο του 1985 ολοκλήρωσε τις προπτυχιακές σπουδές του και το Μάιο του 1987 έλαβε το MSc από το ίδιο Πανεπιστήμιο. Στη συνέχεια εργάσθηκε για ένα έτος στην Εταιρεία SadatAssociates στο Princeton, NJ , USAκαι το 1988 επέστρεψε για διδακτορικές σπουδές στο Πανεπιστήμιο Rutgersαπό όπου και έλαβε το Διδακτορικό του Δίπλωμα το 1992 από το συνδυαστικό Διδακτορικό Πρόγραμμα των Πανεπιστημίων Rutgersκαι Princeton, USA,στις επιστήμες του Πολιτικού Μηχανικού και Μηχανικού Περιβάλλοντος. Ο τίτλος της διδακτορικής του διατριβής είναι «Globally Optimal Groundwater Management Combining the Outer Approximation Method with Numerical Simulation» Από το 1992 - 1994 εργάσθηκε σαν Μεταδιδακτορικός Ερευνητής στο Research Center for Groundwater Remediation Design στο Πανεπιστήμιο του Vermontτων ΗΠΑ. Το 1994 εκλέχθηκε Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου του Vermont όπου και παρέμεινε στην θέση αυτή μέχρι και τον Φεβρουάριο του 1999. Το 1998 εκλέχθηκε Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης και το 2006 εξελίχθηκε στη βαθμίδα του Καθηγητή. Κατά την διάρκεια της θητείας του στο Πολυτεχνείο Κρήτης έχει διατελέσει Αναπληρωτής Πρόεδρος Τμήματος, Πρόεδρος Τμήματος και από το Σεπτέμβριο του 2013 Κοσμήτορας της Σχολής Μηχανικών Περιβάλλοντος. Είναι συγγραφέας 54 επιστημονικών δημοσιεύσεων σε Διεθνή Επιστημονικά Περιοδικά, 72 δημοσιεύσεων σε Πρακτικά Διεθνών Συνεδρίων, και 16 σε Πρακτικά Ελληνικών Συνεδρίων. Έχει διατελέσει κριτής εργασιών σε έγκριτα διεθνή περιοδικά και μέλος οργανωτικών επιτροπών και επιστημονικών επιτροπών εθνικών και διεθνών συνεδρίων. Έχει συμμετοχή σε Εθνικά και Ευρωπαϊκά και Αμερικανικά Ερευνητικά Προγράμματα ως συντονιστής και ως κύριος ερευνητής.

Παπαδοπούλου Μαρία | Disigma Store

Παπαδοπούλου Μαρία

Η Δρ. Μαρία Π. Παπαδοπούλου είναι Αναπληρώτρια Καθηγήτρια στη Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, στη γνωστική περιοχή «Διαχείριση και Σχεδιασμός Φυσικού Περιβάλλοντος» και από το 2014 διευθύνει το Εργαστήριο Φυσικής Γεωγραφίας και Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων. Είναι απόφοιτος του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών (1998), το 2002 ανακυρήχθηκε Διδάκτορας του Πολιτειακού Πανεπιστημίου Vermont USA στο αντικείμενο της απορρύπανσης υπόγειων υδάτων με χρήση μεθόδων βελτιστοποίησης ενώ στη συνέχεια εργάστηκε ως Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια στο Research Center for Groundwater Remediation Design, Vermont USA. Από το 2003 έως το 2006 εργάστηκε με υποτροφία της Ευρωπαϊκής Ένωσης ως Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια στο Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος στο Πολυτεχνείο Κρήτης σε θέματα μαθηματικής προσομοίωσης και βελτιστοποίησης του φαινομένου της υφαλμύρινσης. Έχει ευρεία εκπαιδευτική δραστηριότητα και εμπειρία σε προπτυχιακό και μεταπτυχιακό επίπεδο σε θέματα διαχείρισης φυσικών πόρων, βελτιστοποίησης περιβαλλοντικών συστημάτων, υδρολογίας, υπόγειας υδραυλικής, εκτίμησης επιπτώσεων, περιβαλλοντικού σχεδιασμού έργων και δραστηριοτήτων με σύγχρονες μεθοδολογικές προσεγγίσεις. Από το 2007, είναι συνεργαζόμενο επιστημονικό προσωπικό του Ελληνικού Ανοιχτού Πανεπιστημίου στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα Περιβαλλοντικός Σχεδιασμός Έργων Υποδομής σε θέματα αξιολόγησης και εκτίμησης επιπτώσεων περιβαλλοντικών συστημάτων. Τα ερευνητικά της ενδιαφέροντα επικεντρώνονται στους τομείς της περιβαλλοντικής διαχείρισης υδατικών πόρων, κλιματικής αλλαγής, μαθηματικής προσομοίωσης υπόγειων υδροφορέων, ανάπτυξης μαθηματικών μοντέλων βελτιστοποίησης περιβαλλοντικών προβλημάτων σχεδιασμού με σημαντική συμμετοχή σε εθνικά και ευρωπαϊκά προγράμματα (ΓΓΕΤ, Life, H2020). Είναι κριτής σε επιστημονικά περιοδικά και αξιολογήτρια προγραμμάτων της ΕΕ (FP7, H2020) και της ΓΓΕΤ. Έχει αξιόλογη συγγραφική παρουσία σε επιστημονικά περιοδικά και διεθνή συνέδρια, ενώ έχει συν-επιμεληθεί την οργάνωση και την έκδοση Πρακτικών διεθνών και ελληνικών συνεδρίων. 

Δωρεάν Αντίτυπο Αξιολόγησης

*Δωρεάν αντίτυπα αποστέλλονται αποκλειστικά σε Ακαδημαϊκό προσωπικό Ελληνικών Πανεπιστημιακών Ιδρυμάτων.

translation missing: el.general.search.loading